钻孔灌注桩基础施工方案.docx
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钻孔灌注桩基础施工方案
大桥基础施工方案
一、工程概况
渠江大桥全长329.62m,设计中心里程为k15+757.6,起讫桩号K15+593.56~K15+923.18,右交角90度,桥梁上部结构采用预应力T梁,连续箱梁,实体矩形圆角桥墩、圆柱式桥墩,桩柱式桥台,全桥孔跨布置:
4×30M先简支后连续T梁+(56m+90m+56m)三跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥。
设计荷载等级:
公路—Ⅱ级,桥梁宽度:
净8+2×0.5=9.0米,公路设计速度40km/h,设计洪水频率1/100,地震动参数:
地震动峰值加速度为0.05g。
5号、6号桥墩采用矩形圆角型实体墩,基础采用2根D300cm嵌岩桩,5号桩长37m,6号桩长41m;两根桩基均位于水中,需要搭设平台;承台采用预埋钢棒法支架施工方法。
二、工程地质条件
2.1地理位置及交通条件
桥址所在地属安化县平口镇,两侧桥台均有公路通过,交通较为便利。
2.2地形地貌
桥址区横跨资江,属于丘陵河谷地貌,河沟内分布河流低阶地地层,地势较低,地形起伏不大。
2.3气象水文
安化属中亚热带季风湿润气候区,四季分明,气候温和,热量丰富,降水适中。
年平均气温16度;7、8月份最热,月平均气温26.7-29.8度;1月份最冷,月平均气温1.6-7.1度。
年平均降水量1673毫米,年平均无霜期274天,冬春季寒潮和夏季强降雨对施工不利。
2.4地层岩性
根据地质调查测绘及钻探揭露,桥址区分布地层主要为第四季全新统冲积(Qh)填筑土、淤泥、粘土、粉质粘土、细砂、卵石土,更新统粉质粘土。
基岩为泥盆系(D2)的泥质粉砂岩,分述如下:
2.4.1第四季全新统(Qh)
1、填筑土:
灰褐色,稍密,稍湿,主要成分含碎石粉质粘土,勘厚6.7m。
2、淤泥:
灰褐色,流-软塑,饱和,含5%左右粉砂及少量有机质,有异味,勘厚2.2m,分布于资江河河床中。
3、粘土:
灰黄色,软-可塑,湿,冲积成因,含少量粉砂质,见砾,勘厚3.3m。
4、粉质粘土:
灰黄色,可塑,湿,残积成因,含少量粉砂质,见砾,勘厚0.9-4.0m。
5、细砂:
灰黄色,稍密,饱和,细砂含量40-60%,含约10-20%粉砂,泥质充填,底部见砾,勘厚3.2-11.8m,分布于资江河河床中。
6、卵石土:
褐黄色,中密,饱和,含量50-60%,粒径2-13cm为主,呈次圆形,分选性差,中细砂及少量泥质充填,勘厚3.2-6.3m,分布于资江河河床中。
2.5水文地质条件
根据钻孔水文地质观测和地表水文较大,勘察期间水深4.4-12.7m;经过我项目部在3-6月对水深量测,5、6号桩基水深保持在18-20m之间。
地下水主要以松散沉积物孔隙水、基岩裂隙水为主,无明显径流区。
三、基础施工规划
3.1施工组织机构
桥梁基础施工队:
1、负责平台的搭设、钻孔桩的施工
2、负责承台、垫块和墩台的施工;
3、全桥钢筋半成品的加工和运输
3.2总体布置
3.2.1钢筋加工场
钢筋加工场设置在K15+580附近,面积大小约为20×20m;
3.2.2混凝土供应
混凝土采用拌合站集中拌制,由输送泵输送到浇筑现场,采用泵送法或吊车辅助料斗进行混凝土施工。
3.2.3施工用电
供电线路拟设置一台200KVA变压器供此大桥施工用。
同时配备1台150KW内K15+590燃机发电机组作施工备用电源。
3.2.4施工、生活用水
施工用水直接抽取河水,生活用水接通当地自来水。
3.2.5施工通讯
大桥施工地点附近通信信号较好,通讯手段采用手机、辅以对讲机等方式,以确保施工通讯通畅。
四、水上工作平台搭设方案优选
我项目部在3-6月份对当地水文情况经行了初步的调查,5号、6号墩桩基属于深水基础,全桥造价不高,水中桩基础施工方案遵循经济、适用、安全的原则,平台须牢靠稳定,能承受工作时所有静、动荷载;考虑到水中桩基础施工方案时重点要进行工作平台搭设方法的优选。
因此开工前,项目部工程技术人员对搭设工作平台方案进行集思广益,重点对搭设钢桩固定平台、租用大吨位船舶、草袋围堰及搭设浮舟平台等四个方案进行了比选。
结果如下:
1)搭设钢桩平台方案:
由于河水较深,该平台难以准确定位,搭设与拆除困难,稳定性差,且重复利用率低,成本较大,故不予采用。
2)租用大吨位船舶方案:
经过对汨水上下游调查,上下游均有水电站,不能通过大吨位船舶,无法采用。
3)草袋围堰在河水较深的条件下施工困难,施工过程中抽水量大,成本高,也不予采用。
4)浮舟平台方案:
a.平台定位较方便,移动快捷;b.承载力大,适合于深水冲击施工;c.稳定性强,平台利用水的浮力及平台钢管固定立柱支撑,平稳性好,适合人机施工作业;d.能重复使用,制作与维修成本低。
因此,选定该方案进行施工。
五、总体施工方案
5.1浮舟平台的搭设与就位:
浮舟平台采用两艘70吨驳船搭建,浮舟平台的搭设水中桩基施工的浮舟平台采用2只28m×4.5m舟船连接而成,舟船上工作平台构成包括舟船之间用3道(每道3榀工字钢)I36普通工字钢作为横向分配梁焊接形成整体,再用12mm厚的钢板铺设,用[12槽钢制作成导向架。
钻机沿工作平台纵向摆设,通过地枕及钻机的另外两个支撑架(Φ50、Φ16圆钢)固定在工作平台上。
施工流程为:
拼装水上浮平台一钻机就位一测量定位一开钻(钻止卵石层内0.5-1.0m)一沉放钢护筒一钻进成孔一浇注水下混凝土一拆除部分钢护筒。
首先进行6号桩基的施工,采用半幅封航锚固。
从河流上游150m处下一个3吨的锚后拖锚前进,直至锚挂住河底,然后利用铁路修建的废墩栓锚进行对拉,再在河岸栓锚进行定位,驳船定位后,再在两个方向加栓锚固,水中锚碇采用混凝土蛙式锚,岸上锚碇采用混凝土地锚,水中设5个锚碇,锚碇连接采用直径13mm钢丝绳与水上定位装置相连。
5号桩基施工的锚固:
6号桩基完成后,利用6号桩基作为一个锚固点,再在河岸栓锚固定,船顶着潮流,前后锚成八字型,锚缆与水面夹角应控制在15度。
(浮舟平台示意图附后)
待工作平台钻机安装完毕后,用全站仪大致定出施工桩基的中心位置,在水中利用冲击钻打入河床一定深度沉设钢护筒。
5.2护筒施工技术
护筒沉设施工是钻孔灌注桩施工的开始,护筒平面位置与垂直度准确与否,护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水,对成孔、成桩的质量都有重要影响。
5.3钢护筒构造与技术参数
焊接整体式钢护筒有其强度高、刚度大、结构简单、施工方便、适应性强、有利于实现机械化作业,加快施工进度等优点。
5.3.1钢护筒构造与技术参数
5.3.1.1钢护筒内径
5、6号桩基桩径为3m,桩长分别为37、41m,用冲击钻钻孔,钢护筒采用10mm厚的钢板卷成直径为3.2m的钢护筒,根据钢板的型号、规格及施工操作的方便,每节钢护筒制作长度为3m,接缝处用电焊焊密实,防止护筒下水后冲击钻孔时漏浆,接缝焊接好后,再在每一节护筒的一端对称焊接两个反牛腿,以便于护筒的起吊和焊接。
下沉施工用导向架上下两层间距为5m,护筒在导向架内的允许摆动为1.0cm,导向架本身变形考虑1.0cm,护筒垂直度最大允许偏差为(0.01+0.01)/5*100%=0.4%,护筒长度24m,最大允许垂直度产生的护筒下口偏位24*0.4%=9.6cm,锥头摆动考虑5cm,则护筒内径3+0.096*2+0.05=2.79m,护筒内径取值为3.2m。
5.3.1.2钢护筒长度
河床内存在淤泥、粘土、细砂,为防止护筒内水头降低产生的涌砂现象使护筒倾陷,钢护筒入土深度4m(卵石层内),同时考虑潮水的影响,采取稳定护筒内水头的措施,水位按现最高+20m计,钢护筒长度为24m。
若覆盖层厚度低于4m处,在护筒四周回填袋装土,保证其嵌固深度不小于4m。
若施工中.护筒稳定性较差,先将护筒内钻空,钻至中风化岩层内lm,二次沉设护筒,使之嵌入中风化层。
5.3.1.3分段设置
护筒需要分段加工,沉设现场吊入导向架后拼接成整体。
主要是因为护筒本身是一个大体积、大重量的物体,施工过程中要受到加工场地、转运起重机械、转运运输机械、存放场地、等等因素的限制。
每段长度为3m,利用25t轮胎吊转运,钻机吊装每段钢护筒就位焊接,并在每段的上下口内增设一个十字撑,以保护护筒在吊装时不因吊点集中力的作用发生变形。
5.3.2导向架
导向架的作用是控制并引导护筒在桩孔的正确位置竖直的沉入河床。
护筒是一个大体积、大吨位的钢构件,在安装过程中起重设备无法对其进行细部的定位调整,需要借助导向架的帮助。
护筒的导向架一方面确定护筒的平面位置,另一方面能保证护筒的垂直度。
导向架有两层槽钢框架组成,两层槽钢框架可以分别固定在施工平台上,借助平台形成稳固的整体。
槽钢框架的净空比护筒的外径大20cm,两层之间的竖向距离为5m,净空小有利于平面位置的控制,竖向距离大有利于垂直度的控制。
5.4钢护筒沉设
a)测量放样
b)安装导向架
c)吊起护筒下节,喂入导向架。
当护筒下节上口距导向架1m左右时,停止下放护筒上节,在护筒上焊接两个反牛腿,将护筒上节挂在导向架上。
钻机松勾,此时护筒下节的重量全部由导向架承受。
d)吊起护筒上节。
将护筒上节下口与护筒下节上口靠在一起,微调钢板,使上下接整齐的对接在一起,焊接牢固。
若护筒分段超过2节,重复以上两个步骤,拼接好整个护筒。
e)钻机将护筒上节连同下节一起吊起。
使反牛腿脱离导向架10cm,割掉反牛腿,然后下放护筒。
若护筒分段超过2节,重复以上三步骤,直到拼接好整根护筒,达到护筒设计长度为止,护筒高出水面2m,。
f)到护筒底口距离河床面50cm时,停止下放,测量护筒夹角为90度的两个方向的垂直度。
测量垂直度用线锤靠近护筒,导向架上下两层位置各测出一个测线与护筒在同一水平面的距离,两个数值之差与两个测点的垂直高差之比及为护筒的垂直度。
g)钢丝绳下放护筒入已钻好的河床,直到护筒靠自身重力不能再下沉为止。
护筒沉设到位后,测量最终的护筒垂直度和上口中心偏位。
护筒中心竖直线与桩中心线重合,平面允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%;,桥梁深水基础设计中一般不考虑钢护筒对桩竖向承载力的影响。
5.5钻进及灌注水下混凝土
在使用冲击钻成孔工程中,由于冲击钻的扩孔系数较大,尤其是通过河床覆盖层和岩层的结合面处,扩孔导致护筒底部悬空,由于护筒本身的重力作用下,护筒会突然下沉,并发生倾斜,造成不可挽回的施工事故。
如果护筒倾斜超过施工要求,只有把护筒在水下切割成段,分段吊出,并在原位重新插打一根新护筒,造成损失巨大。
因考虑到砼在灌注过程中,在护筒底部和岩层结合面处,易出现砼外泄到河床内的情况,所以通过护筒适当的跟进(即护筒沉入孔内,一般控制护筒跟进2.0m),可以解决砼外泄的难题。
当混凝土灌注至护筒底部附近接近河床面时,常常有砼外泄的情况出现。
采用在护筒外边丢放大量的大粒的碎石和装满砂石料的草袋,堆积在护筒与河床面交界处,将漏浆处进行封堵,然后继续灌注砼,尽量放缓灌注速度,以期能通过护筒和河床的结合面,使护筒内砼面能顺利上升。
5.5主墩承台施工
因5号、6号墩承台尺寸为11m×5m×3m,承台顶标高为161.5,我部采用预埋钢棒法支架施工方法。
在桩基上穿9cm钢棒,上面采用40工字钢做主梁,纵梁上面安放[10双槽钢,间距为40cm,铺设搭设施工平台;承台底模采用组合钢模板,侧模用木模拼装。
结构计算:
总长L=13m,桩基净距3m
1、 砼重量:
q1=165×2.7×9.8=4365.9KN
2、 模板、支架自重
①、 承台两侧各设置4根I40b工字钢作为施工主梁,长13米
q2=73.878×9.8×13×8=75.3KN
②、 主梁上铺设[10双槽钢,每根长7米,间距为40cm,桩基外侧各设置4对,两桩基之间设置6对。
q3=(6×2+4×2×2)×7×10×9.8/1000=19.21KN
③、 槽钢上铺设钢模板,每平方按1.2KN计算,
q4=13×7×1.2=109.2KN
3、 施工时人员、机具重量。
按每平方3KN计算:
q5=13×7×3=273KN
4、 振捣器产生的振动力。
本次施工时采用HZ6X-50型插入式振动器,设置4台,每台振动力为5KN,施工时振动力q6=4×5=20KN
主梁及钢棒验算
1、主梁上总重力简化为均布荷载
Q=(q1+q2+q3+q4+q5+q6)/L
=(4365.9+75.3+19.21+109.2+273+20)/13
=374.05KN/m
2、主梁内力计算
承台施工时采用8根主梁,考虑安全系数1.3,则每根主梁力值计算时的均布荷载为q=1.3×374.05/8=60.78KN/m。
按均布荷载任取上计算简图400cm一段进行验算:
抗弯强度:
弯矩:
Mmax=1/8QL2=0.125×60.78×4×4=121.56KN.M
抗弯强度:
=M/W=121.56×106/1.139×106
=106.73Mpa<[]=170Mpa
故,抗弯强度满足要求。
挠度计算(跨径4m)
F=5ql4/(384EI)=5×60.78×40004/(384×2.1×105×2.2781×108)
=4.23mm 3、钢棒验算 采用Ø90高强钢棒(A45),端外露1米,钢棒的性质如下: A=3.14×45×45=6358.5mm2 I=πd4/32=3.14×904/32=643.7981×104mm4 W=πd3/32=7.1533×104mm3 假设所有的力由钢棒悬出的1m承受,则该截面的检算为: 抗剪强度: Q’=374.05×13/8=607.83KN q'=607.83/1=607.83kN/m =Q’/A=607.83×103/6358.5=95.6MPa<[]=125Mpa 六、水上施工安全措施: 建立水上作业安全预防预案制度,是为了熟练掌握预案行动方案,在遇到突发事故时,真正做到临危不乱,指挥有方,抢险有序,最大限度的降低事故损失,减少事故伤亡。 (一)信息传递 掌握近期气象、水文、等自然灾害信息;不定期巡视现场安全隐患信息;影响船舶作业安全的水上施工建设信息;其他可能威胁水上人身、财产、环境安全或造成水上突发事件发生的信息。 气象部门发布的对灾害性天气(如大雾、暴风雨、台风)的预报,为预防水上突发事件提供气象依据。 要做到早知道,早预防,早准备,及早排除隐患。 当接到险情后,应及时传递,并传达到水上船舶施工作业现场。 (二)及时报警 遇到事故险情,项目部班组长及职工是应急救援体系中的当然成员,在发生事故时,负有当场进行抢救及报告、配合的责任和义务。 任何个人应主动、及时、准确地采取最快捷的方式,将事故报告当地交通、海事、公安及政府,以便及时组织人员赶赴现场。 接到灾情报告后,立即向上级主管部门报告,迅速赶赴现场协助施救或现场处理工作。 同时向110、120紧急报警。 (三)水上应急救援组织机构职责 1、认真贯彻国家水上交通安全生产方针、政策,及时传达应急工作的文件、指示。 2、根据公司主管部门和项目部应急小组的安排意见,结合本工程实际,及早预测台风水汛,建立抢险预案,并指导施工船泊落实责任制,建立健全安全制度及措施。 3、开展船员水上安全思想教育,增强“防重于抢”、“防台风,救大灾”的思想意识,构建水上安全群防群治和管理网络。 4、组织开展安全大检查,及时消除不安全隐患,进行台风期、节假日巡逻监督,及时排查险情。 5、及时对事故进行全面调查,作好现场勘险和调查笔录,按“四不放过”的原则,依据有关规定对相关责任人提出处理意见。 6、及时向政府和上级主管部门或县安全生产事故应急救援指挥部报告安全事故情况和调查结果。 (四)、抢险施救 1、奔赴现场原则: 收到水上安全险情报告,按照规定应急抢险救援领导小组成员,应带领抢险及时赶赴现场。 2、科学处理原则: 处理险情灾害事故,处理要果断,施救措施要得力。 3、先重后轻原则: 抢险救灾过程中,相关单位部门必须紧密配合,按照“先危险、后一般”的原则,全力以赴减少和消灭事故损失。 (五)、水上安全事故报告制度 1、水上安全事故发生后,必须按规定及时逐级上报。 2、报告水上安全事故,可用电话、书面或口头上报,有条件的使用传真、文件专题上报。 3、水上安全事故上报应对事故发生的(船名)、地点、被困人数、危害程度、损失情况以及伤亡情况,准确详实上报,切忌误报、错报。 4、对水上交通事故隐瞒、虚报、迟报或故意不报的,将按有关规定追究其领导和相关人员的责任。 5、保障信息畅通,各安全责任人必须全天24小时开启手机,确保信息畅通,如信息不畅通或遇重特大险情不到现场,将按有关规定从重处理。 (六)、水上、高空作业安全管理措施 1、开工之初,向海事部门了解航道情况、通航要求,再细化施工方案。 临时封锁航道前必须提前到航道部门办理相关手续,施工现场必须严格按要求做好防护措施,并组织防护艇在上下游疏导交通。 2、临时缆绳、抛锚,必须严格按照海事部门的相关规定,不得破坏河堤,侵占航道,面向船只方向要设置警视灯。 3、施工用的船舶、机械严禁侵占航道。 积极配合海事部门、港监的例行检查和指导。 水上作业的浮吊、船只必须做到性能良好,符合航务部门的相关规定。 4、高空作业时必须设置防护栏杆和安全网,施工人员必须系安全带、戴安全帽,严禁穿拖鞋、高跟鞋、硬底易滑鞋进行高空作业。 5、悬空高处作业人员应挂牢安全带,安全带的先用与佩带应符合国家现行标准《安全带》(GB6095)的有关规定。 6、建筑施工过程中,采用密目式安全立网对建筑物进行封闭(或采取临边防护措施)。 7、建筑施工过程中,应采取有效措施对施工现场和建筑物的各种孔洞盖严并固定牢固。 8、对人员活动集中和出入口处的上方应搭设防护棚。 9、高空作业的安全技术措施应在施工方案中确定,并在施工前完成,最后经验收确认符合要求。 10、高空作业的人员应按规定定期进行体检 11、工作边沿无维护设施或维护高度低于800mm的,必须设置防护主设施;水平工作面防护栏杆高度为1.2m,防护栏杆用安全立网封闭,或在栏杆底部设置高度不低于180mm的挡脚板。
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